基于MATLAB的误码率与信噪比（附完整代码与分析）

news2024/10/23 4:55:37

一. 写在前面

二. 如何计算误码率

三. 带噪声的误码率分析

3.1 代码思路

3.2 MATLAB源代码及分析

四. 总结

4.1 输入参数

4.2 规定比特长度

4.3 特殊形式比较

一. 写在前面

（1）本文章主要讨论如何仿真误码率随着信噪比变化的图像

（2）本文章的源代码参考自MATLAB官方文件；

（3）每行代码我都尝试写清楚含义，非常适合初学者

二. 如何计算误码率

MATLAB代码及分析：

%清除所有无关变量
clear;clc;close all;

x=[1 0;0 0;0 0;0 0];
%4行2列的矩阵，一共8个元素

y=[0 0;0 0;0 0;1 1];
%4行2列的矩阵

numerrs1=biterr(x,y)
%计算有多少个位置比特不一致
%很明显结果为3
%biterr函数在无线通信中经常会用到

numerrs2=biterr(x,y,[],'column-wise')
%每个矩阵都有两列，比对每列有多少个元素不一样

numerrs3=biterr(x,y,[],'row-wise')
%%每个矩阵都有四行，比对每行有多少个元素不一样

numerrs4=biterr(x,y,[],'overall')
%计算两个矩阵整个有多少个元素不一样
%跟最原始的numerrs1=biterr(x,y)命令是一样的

输出结果：
numerrs1 =3

解释：很明显x和y一共有3个位置比特不一样

numerrs2 =2 1

解释：第一列x和y有两个2位置不一样，第二列有一个位置不一样

numerrs3 =

1
0
0
2

解释：第一行有1个比特不一样，第二行完全一样，第三行完全一样，第四行有2个比特不一样

numerrs4 =3

解释：很明显x和y一共有3个位置比特不一样

三. 带噪声的误码率分析

本代码是基于QAM调制的，有关QAM调制相关的分析可看此篇文章：

基于MATLAB的QAM调制与星座图（附完整代码与分析）-CSDN博客

3.1 代码思路

第一步：随机产生二进制数据，每k个为一组作为一个symbol（k的选择取决于QAM调制数）

第二步：对数据符号进行QAM调制

第三步：将调制后的信号输入到加性高斯白噪声（AWGN）信道中

第四步：对接收到的信号进行解调

第五步：将解调后的信号转为二进制数据

第六步：计算出现误差的比特数

3.2 MATLAB源代码及分析

%清除所有无关变量
clear;clc;close all;

M=64;
%QAM调制阶数为64
%星座图中一共有64个点

k=log2(M);
%每个symbol包含的比特数

EbNoVec=(5:15);
%比特信噪比向量从5~15内取所有整数
%Eb代表每笔特信号的能量，Energy bit
%No代表噪声的功率谱密度
%Eb/No为比特信噪比，单位也是dB

numSymPerFrame=100;
%一共产生100个QAM symbols

snrdB=convertSNR(EbNoVec,"ebno","snr",BitsPerSymbol=k);
%ebno代表energy per bit to noise power spectral density ratio (Eb/N0)
%snr代表信噪比
%对输入数据EbNoVec，利用convertSNR函数将比特信噪比转为信噪比
%BitsPerSymbol=k，需要解释每个symbol包含的比特数

berEst=zeros(size(EbNoVec));
%初始化误码率为0，注意误码率为向量

for n=1:length(snrdB) 
%对每处信噪比的误码率均进行计算
%length代表snrdB的向量长度

numErrs=0; 
%初始化误差比特数为0

numBits=0;
%初始化总传输比特数为0

while numErrs<200 && numBits<1e7
%要么出现错误比特数超过200个，要么传输总的比特数超过10^7，程序就会停止

dataIn=randi([0 1],numSymPerFrame*k,1);
%从0或1内随机选择比特数，一共numSymPerFram*k行1列

dataSym=bit2int(dataIn,k);
%以k比特为一组，将其转为10进制的数

txSig=qammod(dataSym,M);
%对信号dataSym进行QAM调制，调制阶数为M
%默认编码方式为格雷码,发射信号

rxSig=awgn(txSig,snrdB(n),'measured');
%对调制后的信号txSig，输入到AWGN信道中（加性高斯白噪声）
%snrdB(n)代表信噪比向量的第n个数
%measured凸显根据信号与信噪比可计算对应的噪声水平

rxSym=qamdemod(rxSig,M);
%对接收到的信号rxSig进行解调，解调阶数为M

dataOut=int2bit(rxSym,k);
%将信号从十进制转为二进制，以k比特为一组

nErrors=biterr(dataIn,dataOut);
%计算调制前与调制后的错误比特数

numErrs=numErrs+nErrors;
%总的误差比特数

numBits=numBits+numSymPerFrame*k;
%每循环一轮都会增加numSymPerFrame*k比特数

end
%while语句的结束

berEst(n)=numErrs/numBits;
%计算误码率

end
%for语句的结束

berTheory=berawgn(EbNoVec,'qam',M);
%不同的比特信噪比EbNoVec
%M-QAM调制，计算理论上的误码率

semilogy(EbNoVec,berEst,'*')
%画半对数图，横轴为EbNoVec，纵轴为经过对数计算的berEst，用*点表示
%一共11个点

hold on
%画在同一个图上

semilogy(EbNoVec,berTheory)
%半对数图

grid
%出现格子

legend('计算出的BER','理论上的BER')
%图像说明

xlabel('Eb/No(dB)')
%x轴说明

ylabel('Bit Error Rate(BER)')
%纵轴说明

运行结果：